TWI578374B - 介電質阻擋放電燈 - Google Patents

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TWI578374B
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Description

介電質阻擋放電燈
本發明是有關於一種用以照射真空紫外線的介電質阻擋放電燈(dielectric barrier discharge lamp)。
近年來，放電管的形狀於照射側具有平坦的面的介電質阻擋放電燈已為人熟知(專利文獻1、專利文獻2、專利文獻3等)。 該介電質阻擋放電燈具有如下的優點：藉由連接於規定的電源裝置而能夠以低成本製造紫外線照射裝置，且可直接對照射對象物照射真空紫外線。
於專利文獻1中記載有如下內容：於前後形成為極長條的形狀的介電質阻擋放電燈中，於主要由石英組成的放電容器內的前後端壁板或左右側壁板的內表面形成「真空紫外線保護層」，藉此，抑制前後端壁板或左右側壁板的劣化(第10段及第11段等)。另外，於專利文獻2中記載有如下內容：於主要由石英組成且包括將左右側壁板與上下壁板連接的邊緣(edge)部的放電容器中，使上下壁板的中央部以朝向放電容器的內側的方式形成為彎曲狀，且於放電容器的內側表面形成「紫外線反射膜」，藉此， 可防止以邊緣部為損壞的起點的放電容器的破裂(第8段及第9段等)。
另外，於本發明者等人的先前的研究中可知存在如下問題：因收納放電管的燈罩(lamp house)內的氣流等而各種飛散物容易附著於放電管，且因該管壁的附著物而對放電管造成損害(damage)。因此，本發明者等人提出：利用遮蔽至少50%以上的紫外線的「遮光構件」構成主要由石英組成的放電管中的位於下壁板的周圍的長側面的壁面，藉此，減少向放電管飛來的飛散物的附著及其固化(專利文獻3)。以下，於本說明書中包含放電管在內稱為放電容器。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2004-127710號公報
[專利文獻2]日本專利特開2009-181818號公報
[專利文獻3]國際公開第2011/078181號
然而，於上述先前的介電質阻擋放電燈中，存在如下問題：若將放電容器的左右側壁板整體作為遮光構件，或者，於其內側的表面整體形成遮蔽紫外線的遮光膜，則會使紫外線的照射光量減少。
另外，於上述先前的介電質阻擋放電燈中，放電容器主要由石英組成，故而若對放電容器持續照射極高的紫外線能量則有根據形成遮光膜的範圍而產生裂痕(crack)，且放電容器損壞的情況。當放電容器的左右側壁板的剖面以向外成為凸狀的方式彎曲的情形時，若為無遮光膜的情形則有在其彎曲的頂部附近發生損壞的情況。另外，當在左右側壁板的內側表面上於彎曲的頂部附近形成有遮光膜的情形時，亦有於加速實驗中在遮光膜的短緣部附近放電容器損壞的情況。
本案發明者等人著眼於在對放電容器照射紫外線時彎曲部中的損壞部位及其破壞應力，由於應力的集中部位因遮光膜的形成範圍不同而不同，故而考慮遮光膜的形成範圍與於放電容器的彎曲部產生的應力分佈是否存在某種關係。而且，對遮光膜的形成範圍與放電容器的應力分佈的關係仔細地進行調查，達成如下見解：遮光膜的形成範圍是於放電容器的彎曲部產生的應力分佈中是否達到破壞應力的重要的因素之一(第1發明的見解)。
另外，本案發明者等人著眼於對放電容器照射紫外線時彎曲部中的損壞部位、遮光膜的紫外線的透過率及其破壞應力，由於直至放電容器損壞為止的時間因遮光膜的形成範圍及紫外線的透過率不同而不同，故而考慮遮光膜的形成範圍及遮光膜的紫外線的透過率與於放電容器的彎曲部產生的應力分佈是否存在某種關係。而且，對遮光膜的形成範圍及遮光膜的紫外線的透過率與放電容器的應力分佈的關係仔細地進行調查，達成如下見解：遮光膜的形成範圍及紫外線的透過率是於在放電容器的彎曲部產生的 應力分佈中是否達到破壞應力的重要的因素之一(第2發明的見解)。
本發明是鑒於上述而完成者，其技術性課題在於：於用以照射真空紫外線的介電質阻擋放電燈中，主要一面抑制真空紫外線的照射光量的減少一面抑制放電容器的損壞並使壽命提高。
本第1發明的介電質阻擋放電燈包括：放電容器，包括上下壁板、左右側壁板及前後側壁板；放電用氣體，用於被封入放電容器的內部的準分子(excimer)發光；以及電極，於放電容器的外部設置於上下壁板中的至少一方。而且，左右側壁板是於與前後側壁板平行的剖面，以在放電容器的外側成為凸狀的方式彎曲。於該左右側壁板的內側表面形成有遮蔽紫外線的遮光膜。 而且，該遮光膜的特徵在於：覆蓋左右側壁板的彎曲的頂部的內側，且，於與前後側壁板平行的剖面，將上下壁板的中間的直線與連結上下壁板與左右側壁板的邊界的直線的交點和遮光膜的一端連結的直線與將交點和遮光膜的另一端連結的直線所成的角度為60度以上且未達180度。
根據該構成，遮光膜是藉由抑制於左右側壁板產生的應力而可防止左右側壁板的裂痕等的產生，且可提高放電容器的壽命。另外，遮光膜未覆蓋左右側壁板整體，故而可抑制紫外線的照射光量的減少。
於本第1發明的介電質阻擋放電燈中，較佳為遮光膜的形成角度為86度以上且152度以下。根據該構成，為了抑制於左 右側壁板應力的集中而於更適當的區域配置遮光膜的端緣部，故而可將遮光膜的形成限制在最小限度內，進一步抑制紫外線的照射光量的減少。
本第2發明的介電質阻擋放電燈包括：放電容器，包括上下壁板、左右側壁板及前後側壁板；放電用氣體，用於被封入放電容器的內部的準分子發光；以及電極，於放電容器的外部設置於上下壁板中的至少一方。而且，左右側壁板是於與前後側壁板平行的剖面，以在放電容器的外側成為凸狀的方式彎曲。於該左右側壁板的內側表面形成有遮蔽紫外線的遮光膜。而且，該遮光膜是覆蓋左右側壁板的彎曲的頂部的內側，且，於與前後側壁板平行的剖面，將上下壁板的中間的直線與連結上下壁板與左右側壁板的邊界的直線的交點和遮光膜的一端連結的直線與將交點和遮光膜的另一端連結的直線所成的角度為未達180度。而且，遮光膜的紫外線的透過率的特徵在於為16%以上且86%以下的範圍。
此處，遮光膜的紫外線的透過率是相對於放電燈的發光波長的值。
根據該構成，藉由使遮光膜的紫外線的透過率為16%以上且86%以下的範圍而抑制於左右側壁板產生的應力，故而可抑制左右側壁板的裂痕等的產生並提高放電容器的壽命。另外，遮光膜未覆蓋左右側壁板整體，故而可抑制紫外線的照射光量的減少。特別是，為了抑制於左右側壁板應力的集中而於適當的區域配置遮光膜的邊界附近，故而可將遮光膜的形成限制於最小限度 內。
於本第2發明的介電質阻擋放電燈中，上下壁板亦能夠以如下方式構成：為平坦的面且與左右側壁板平滑地連接，且於與前後側壁平行的剖面，遮光膜的形成角度為86度以下。
本第2發明的又一介電質阻擋放電燈包括：放電容器，包括上下壁板、左右側壁板及前後側壁板；放電用氣體，用於被封入放電容器的內部的準分子發光；以及電極，於放電容器的外部設置於上下壁板中的至少一方。而且，左右側壁板是於與前後側壁板平行的剖面，以在放電容器的外側成為凸狀的方式彎曲。 於該左右側壁板的內側表面形成有遮蔽紫外線的遮光膜。而且，該遮光膜覆蓋左右側壁板的彎曲的頂部的內側，且，於與前後側壁板平行的剖面，將上下壁板的中間的直線與連結上下壁板與左右側壁板的邊界的直線的交點和遮光膜的一端連結的直線與將交點和遮光膜的另一端連結的直線所成的角度為未達180度。而且，遮光膜的紫外線的透過率的特徵在於與彎曲的頂部附近相比於上下壁板與左右側壁板的邊界側相對較高。
根據該構成，相對地降低遮光膜的彎曲的頂部附近的透過率，且相對地提高上下壁板與左右側壁板的邊界側的透過率，藉此，可緩和於左右側壁板的遮光膜的端緣部附近發生的應力的集中，且可抑制左右側壁板的裂痕等的產生，從而提高放電容器的壽命。
根據本第1發明及第2發明的介電質阻擋放電燈，可一 面抑制紫外線的照射光量的減少一面防止左右側壁板的裂痕等的產生，從而提高放電容器的壽命。
1‧‧‧放電容器
1a‧‧‧上下壁板
1b‧‧‧左右側壁板
1c‧‧‧前後側壁板
2‧‧‧上部電極
3‧‧‧下部電極
4、24、25、41、42‧‧‧遮光膜
5‧‧‧晶片管
10、20、80‧‧‧介電質阻擋放電燈
100‧‧‧左右側壁板部分
101‧‧‧光源
102‧‧‧測定裝置的台
102a‧‧‧狹縫
103‧‧‧感測器
B1‧‧‧邊界
B2、B21、B22、B23、B24、B31、B32‧‧‧端部
C‧‧‧交點
C0~C8‧‧‧放電燈
D2‧‧‧距離放電容器的長條的中心軸Os的距離
F0、F1、F2‧‧‧應力分布曲線
G‧‧‧放電用氣體
Hr‧‧‧點亮時間
I‧‧‧照度
L1~L6‧‧‧直線
Os‧‧‧中心軸
P1、P2‧‧‧頂點
R1、R2‧‧‧曲率半徑
S‧‧‧漿料
T‧‧‧透過率
G0~G3‧‧‧曲線
W、W1、W2、Ws‧‧‧遮光膜的寬度
θ、θ1、θ2、θs‧‧‧角度
ε‧‧‧波峰畸變的值
圖1是表示本第1發明的一實施形態，且為介電質阻擋放電燈的垂直於長度方向的剖面圖。
圖2是表示本第1發明的一實施形態，且為省略介電質阻擋放電燈的長條中央部的立體圖。
圖3(a)、圖3(b)是表示本第1發明的一實施形態，圖3(a)是以圖2的放電容器的長條的中心軸切斷而自側面方向觀察到的剖面圖，圖3(b)是圖3(a)的A-A線剖面圖。
圖4(a)及圖4(b)均為表示於圖1及圖2所示的介電質阻擋放電燈的放電容器中的左右側壁板的內側面形成紫外線遮光膜的情況的圖。
圖5(a)、圖5(b)、圖5(c)是對本第1發明的放電容器的左右的壁板的應力分佈進行說明，圖5(a)是無遮光膜的放電容器的剖面圖，圖5(b)是於左右側壁板的內側表面的頂部附近形成有遮光膜的放電容器的剖面圖，圖5(c)是於左右側壁板的內側表面的更寬的範圍內形成有遮光膜的放電容器的剖面圖。
圖6是表示本第1發明的放電容器的左右側壁板的應力分佈的測定結果的圖。
圖7(a)、圖7(b)是對本第1發明的測定的紫外線光量進 行說明，圖7(a)是說明遮光膜的寬度的圖，圖7(b)是表示遮光膜的寬度與紫外線光量的關係的圖。
圖8是表示無遮光膜的先前的介電質阻擋放電燈，且為放電燈的垂直於長度方向的剖面圖。
圖9是對介電質阻擋放電燈的遮光膜的透過率的測定方法進行說明的圖。
圖10表示本第2發明的第1實施形態的一例，且為介電質阻擋放電燈的垂直於長度方向的剖面圖。
圖11(a)、圖11(b)、圖11(c)是對本第2發明的放電容器的左右側壁板的應力分佈進行說明，圖11(a)是無遮光膜的放電容器的剖面圖，圖11(b)是於左右側壁板的內側表面的頂部附近形成有透過率約7.9%的遮光膜的放電容器的剖面圖，圖11(c)是於左右側壁板的內側表面的頂部附近形成有透過率約24%的遮光膜的放電容器的剖面圖。
圖12是表示本第2發明的第1實施形態的放電容器的左右側壁板的應力分佈的測定結果的圖。
圖13(a)、圖13(b)是表示本第2發明的第1實施形態的實驗結果者，圖13(a)是表示放電容器的波峰畸變(peak distortion)與放電容器的點亮時間的關係的圖，圖13(b)是表示放電容器的波峰畸變與遮光膜的紫外線的透過率的關係的圖。
圖14表示本第2發明的第2實施形態的一例，且為介電質阻擋放電燈的垂直於長度方向的剖面圖。
(第1發明)
以下，參照圖式對本發明的各實施形態進行說明。對相同或同類的構件使用同一符號或僅使下標不同地來進行表示，且省略重複的說明，各實施形態的記載是為了理解本發明的技術性思想而合乎目的地解釋，不應被解釋為限定於實施形態的記載。首先，對表示本發明的實施形態的介電質阻擋放電燈的整體的概要進行說明。
圖2及圖3(a)、圖3(b)是表示本發明的一實施形態，圖2是省略了介電質阻擋放電燈的中央部的立體圖，圖3(a)、(b)是圖2的剖面圖。圖3(a)是將圖2的放電容器於長條的中心軸切斷而自側面方向觀察到的剖面圖，圖3(b)是於圖3(a)的箭頭方向觀察到的A-A線剖面圖。此外，圖中的一點鏈線表示長條的中心軸。
介電質阻擋放電燈10包括長條的放電容器1、電極2、電極3、用以於放電容器1的內部遮蔽紫外線的遮光膜4、以及晶片管5。於放電容器1中，封入有用於準分子發光的氙(Xe)氣。 放電容器1包含合成石英製玻璃，且包括：於上下相對向的平坦的壁板(以下，稱為「上下壁板」)1a、於左右相對向的側壁板(以下，稱為「左右側壁板」)1b、及於前後相對向的側壁板(以下，稱為「前後側壁板」)1c。放電容器1可藉由利用前後側壁板1c分別將包括上下壁板1a及左右側壁板1b的長條的管的前後焊接 並堵塞而構成。於放電容器1中，相對於長條的中心軸，上下壁板1a及左右側壁板1b均平行地配置，前後側壁板1c是垂直地配置。左右側壁板1b是於相對於長條的中心軸垂直地切斷的剖面，以向外側成為凸狀的方式彎曲。例如，圖3(a)所示的放電容器1的橫截面的上下方向的最大寬度為十數毫米(mm)，左右方向的最大寬度為數十毫米(mm)，且前後方向的長度為數百毫米(mm)以上。於前後側壁板1c，預先分別突設有晶片管5。各晶片管5是以自前後側壁板1c的外表面向更外側突出的方式焊接的熔融石英玻璃製的管材，且各晶片管5內分別通向放電容器1的內部。 該放電容器1是於上下壁板1a的外表面成膜有電極2、電極3的金屬薄膜。電極2是除用以對介電質阻擋放電燈放射的真空紫外線的強度進行檢查的感測器用的未塗膜部以外，以覆蓋上壁板1a的上表面的大致整個面的方式成膜。另外，電極3是於下壁板1a的下表面的大致整個面以網狀的圖案成膜。
於左右側壁板1b及前後側壁板1c的內側面設置有將包含氧化釔(Y2O3)的漿料煅燒而獲得的用以遮蔽紫外線的遮光膜4。
藉由將介電質阻擋放電燈10連接於電源裝置而構成紫外線照射裝置，且藉由經由引線(lead wire)對電極施加規定的電力而使介電質阻擋放電燈點亮，通過該平坦的下壁板1a而朝圖3(a)的箭頭的方向照射172nm的真空紫外線。
圖1是本實施形態的介電質阻擋放電燈的垂直於長度方向的剖面圖。此外，圖1中的縱橫方向的一點鏈線分別表示剖面的線對稱的對稱軸，2條對稱軸的交點位於圖2的長條的中心軸 上。另外，虛線的箭頭表示紫外線的照射方向。如圖1所示，放電容器1是將上下壁板1a與左右側壁板1b於邊界B1分別平滑地連接。所謂將上下壁板1a與左右側壁板1b於邊界B1分別平滑地連接是指以於邊界B1的切線的斜度的變化變小的方式連接。
於圖1中，左右側壁板1b的剖面是以向外側成為凸形狀的方式彎曲。具體而言，外側表面包括曲率半徑R1的半圓，內側表面包括曲率半徑R2的半圓。左右側壁板1b的剖面亦可使各表面為橢圓或使頂點附近為大致直線狀等進行各種彎曲。
於圖1中，遮光膜4形成於左右側壁板1b的內側表面。 而且，遮光膜4覆蓋左右側壁板1b的彎曲的頂點P1的內側，且，於圖1(與前後側壁板1c平行的剖面)中，遮光膜4是以上下壁板1a的中間的直線L1為線對稱地一致地形成，將上下壁板1a的中間的直線L1與連結上下壁板1a與左右側壁板1b的邊界的直線L2的交點C和遮光膜的一端B21連結的直線L3，與將交點C和遮光膜4的另一端B22連結的直線L4所成的角度θ成為152度。 若如此形成遮光膜4，則可利用少量的遮光膜4抑制於左右側壁板1b發生的畸變並增長達到破壞為止的時間。為了充分地抑制於左右側壁板1b發生的畸變，只要形成有遮光膜4的角度θ為60度以上便可。
圖4(a)及圖4(b)是作為一例均表示於圖1、圖2及圖3(a)、(b)所示的介電質阻擋放電燈的放電容器1中的左右側壁板1b的內側面形成紫外線遮光膜的情況。首先，如圖4(a)所示將放電容器1以左右側壁板1b的面為下的方式傾斜，並自晶片 管5將包含氧化釔(Y2O3)的漿料S於左右側壁板1b的內側表面自下側的頂部起注入至規定的高度為止。形成遮光膜的角度是藉由注入的漿料S的高度進行調整，但亦可於注入少量的漿料S後使左右側壁板1b傾斜而進行調整。其後將不需要的漿料S自晶片管5排出後進行乾燥。圖4(a)的箭頭是表示漿料S的移動方向。 該遮光膜可遮蔽172nm的真空紫外線，遮光率可藉由膜厚或製造方法等進行調整。
遮光率可藉由使規定量的漿料中的氧化釔的濃度變化而進行調整。例如，亦可藉由利用正丁醇稀釋以重量比計含有10%的氧化釔(Y2O3)的漿料S來調整遮光率，且可分別藉由3倍稀釋獲得遮光率約90%的遮光膜、或藉由10倍稀釋獲得遮光率約65%的遮光膜。此處，遮光率是相對於波長172[nm]的真空紫外線的值。
圖9是對介電質阻擋放電燈的遮光膜的透過率的測定方法進行說明的圖。如圖9所示，將上述介電質阻擋放電燈10破壞後取出的左右側壁板部分100的透過率的測定方法是如下所述。 首先，於氮氣(N2)環境中的測定裝置的台102上利用未圖示的治具使左右側壁板部分100立起並固定。此時，將作為測定對象的左右側壁板配置於狹縫102a的上方。狹縫102a的寬度與測定的遮光膜的寬度相比充分窄。繼而，自光源101經由狹縫102a對一方的左右側壁板側照射測定波長(於本實施形態中為172nm)的真空紫外線，自另一方的左右側壁板側藉由感測器103對透過遮光膜的真空紫外線的光強度(透過強度)進行測定。根據如此 測定的真空紫外線的透過強度，利用下式求出透過率T。
T=I1/I0
其中，I0及I1分別表示無遮光膜的介電質阻擋放電燈的透過強度、及測定對象的介電質阻擋放電燈的透過強度。此外，於以百分率(%)表示T的情形時乘以100。
另外，利用下式求出遮光率Sr。
Sr=1-T
若如上所述對左右側壁板1b及前後側壁板1c塗佈漿料S後進行煅燒，則獲得如圖4(b)中虛線所示般的遮光膜4。於將遮蔽的真空紫外線設為利用氙氣(xenon gas)所獲得的波長172nm的真空紫外線的情形時，除氧化釔以外，亦可使用將氧化鋅(ZnO)等的超微粒子或利用氧化矽(silica)塗覆(coating)氧化鈦而成的超微粒子混合於溶劑中而成的漿料(混合液)或分散有氧化鋁(Al2O3)微粒子的漿料的煅燒物等。其後，自晶片管5排氣並注入放電用氣體G(例如氙氣)，於內部填充放電用氣體G。繼而，將兩方的晶片管5的前端部熔融密封而將內部密閉。其後，蒸鍍電極用的金屬並圖案化(patterning)，最後藉由蒸鍍氟化鎂(MgF2)而形成用以保護電極的塗覆膜，從而完成形成有遮光膜的放電容器1。
圖8是表示無遮光膜的先前的介電質阻擋放電燈，且為放電燈的垂直於長度方向的剖面圖。介電質阻擋放電燈80的放電容器的形狀及材質與圖1中所說明的放電容器1相同。若自內側對介電質阻擋放電燈80的石英製放電容器長時間照射紫外線，則 石英玻璃的體積收縮，藉此，於左右側壁板的內側表面產生壓縮應力，相反地於左右側壁板的外側表面產生拉伸應力。其結果，於左右側壁板的外側表面的頂部P附近拉伸應力集中，變得容易產生裂痕。
此處，如圖5(a)~(c)中剖面所示，改變在左右側壁板的剖面自外側表面的凸部的頂點P2至遮光膜的端部為止的與上下壁板平行的距離W1、距離W2(以下，為了方便起見稱為「遮光膜的寬度」)，製作放電燈，對在長時間點亮放電燈時於放電容器中產生的畸變進行測定。所製作的放電燈C0、放電燈C1、放電燈C2是如以下表1所示。
畸變值及應力值是以如下方式求出，即，將測定對象的放電燈以由偏光板與靈敏色板(sensitive color plate)夾持的方式配置於偏光板上，自偏光板側接受照明並自靈敏色板側拍攝照片，藉由圖像解析而求出。畸變值與應力值存在比例關係。
圖5(a)(C0)是無遮光膜的放電燈，圖5(b)(C1)是於左右側壁板的內側表面的頂部附近形成有遮光膜的放電燈，圖5(c)(C2)是於左右側壁板的內側表面的更寬的範圍內形成有遮光膜的放電燈。放電燈C0、放電燈C1、放電燈C2中任一者垂直於長度方向的剖面的外形尺寸均為最大縱寬16[mm]×最大橫寬45[mm]、厚度為2.5[mm]、長度為1220[mm]，且左右側壁板的 外側表面為曲率半徑8[mm]的半圓、內側表面為曲率半徑5.5[mm]的半圓。遮光膜41、遮光膜42中任一者均為遮蔽90%以上的紫外線者。形成有遮光膜41的角度θ1約為86度，形成有遮光膜42的角度θ2約為152度。該等角度θ1、角度θ2均可根據遮光膜41、遮光膜42覆蓋左右側壁板的內側表面的範圍W1、範圍W2的實測值，使用放電燈的左右側壁板的曲率半徑、厚度及折射率而算出。
圖6是表示圖5(a)、圖5(b)、圖5(c)的放電燈C0、放電燈C1、放電燈C2的左右側壁板的應力分佈的測定結果的圖。 分別用圖中的曲線F0表示圖5(a)的放電燈C0的應力分佈的曲線，用曲線F1表示圖5(b)的放電燈C1的應力分佈的曲線，用曲線F2表示圖5(c)的放電燈C2的應力分佈的曲線。另外，分別以圖6的P2表示圖5(a)、圖5(b)、圖5(c)中的左右側壁板的外側表面的頂點P2，以圖6的B1表示圖5(a)、圖5(b)、圖5(c)中的上下壁板與左右側壁板的邊界B1，以圖6的B23表示圖5(b)的遮光膜41的端部B23，以圖6的B24表示圖5(c)的遮光膜42的端部B24。放電燈C0、放電燈C1、放電燈C2中任一者於點亮放電燈前均無畸變，應力值大致為0。
曲線F0、曲線F1、曲線F2中任一者均表示照射2000小時以上真空紫外線後的應力值。
如圖6所示，於曲線F0中，於頂點P2拉伸應力的值成為最大。良好地說明了當長時間照射後於頂點P2放電燈C0容易損壞的事實。
於曲線F1中，於頂點P2未產生拉伸應力，可確認遮光膜41的效果。但是於圖5(b)的遮光膜41的端部B23、即圖6中的B23，拉伸應力的值成為最大。認為若進而持續照射紫外線，則放電燈C1於圖6中的B23容易損壞。
根據該結果，若於介電質阻擋放電燈80的左右側壁板的內側表面的頂點附近形成遮光膜，自內側對該放電容器照射紫外線，則於左右側壁板的內側表面的頂點附近對左右側壁板的紫外線的照射量減少，從而可緩和內側表面的頂點附近的收縮。然而，可知於形成有遮光膜的區域的邊界附近因石英的收縮的差異容易產生較大的畸變，且於其邊界附近的外側表面拉伸應力集中，故而變得容易產生裂痕。
於曲線F2中，於圖5(c)的遮光膜42的端部24、即圖6中的B24亦未觀察到拉伸應力的波峰。另外，於曲線F2中，與遮光膜42的端部B24相比於內側拉伸應力的值相對地增大，但與曲線F1相比拉伸應力的最大值降低。
繼而，製作於無遮光膜的放電燈C0的外側形成有簡易的遮光膜的放電燈S1~S7，且對該遮光膜的寬度與紫外線的照射光量的關係進行調查。於放電燈C0的外側表面以包含無遮光膜者(0[mm])在內的7種寬度分別形成遮蔽100%的紫外線的遮光膜，藉此，獲得放電燈S1~S7。
圖7(a)、圖7(b)是對測定的紫外線光量進行說明。 圖7(a)是說明遮光膜的寬度的圖，圖7(b)是表示遮光膜的寬度與紫外線光量的關係的圖。此外，圖7(a)僅表示單側一半的 放電容器的垂直於長度方向的剖面。測定是關於表2的條件S1~S7而進行。測定紫外線的光量的檢查裝置是自試製有該感測頭的受光膜的放電線夾的下表面隔開3.5[mm]的間隔而配置。
於圖7(b)中，分別為於橫軸表示在放電容器的剖面自長條的中心軸Os起朝向左右側壁板的距離D2[mm]，於縱軸表示使放電容器的中央部標準化為1.0的172nm的真空紫外線的照度I(a.u.，任意單位)。根據圖7(b)，若將形成各遮光膜的放電燈的光量設為由橫軸、橫軸成為凸部的頂點的2條縱線及各遮光膜的照度的曲線包圍的面積，以無遮光膜的放電燈的光量為基準分別算出比率(%)，則成為表2所示的結果。此外，表中的角度θs表示如圖7(a)所示形成遮光膜的範圍。
根據表2，可知與無遮光膜的放電燈相比，於遮光膜的寬度為6[mm]且形成有遮光膜的範圍為152度的放電燈中將光量的減少抑制為約20%以內，於遮光膜的寬度為3[mm]且形成有遮光膜的範圍為102度的放電燈中將光量的減少抑制為約10%以內。
若匯總以上的結果，可知根據上述放電燈的光量的實驗 結果及圖6的放電容器的左右的壁板的應力分佈，形成遮光膜的角度較佳為86度以上且152度以下，進而較佳為102度以上且152度以下。
於本發明的實施例的放電燈中，垂直於長度方向的剖面為與於上述實驗中試製的放電燈的尺寸相同者，於左右側壁板的內側表面自凸部的頂點向內側以6.7[mm]的寬度、152度形成遮光膜，若將遮光膜的紫外線的遮光率設為約67%，則相對於無遮光膜的放電燈可獲得94%的光量。另外，於該放電燈中，即便真空紫外線的照射時間經過500小時亦不會發生波峰狀的畸變。
另外，於其他實施例的放電燈中，於垂直於長度方向的剖面的外形尺寸為最大縱寬12[mm]×最大橫寬37[mm]、厚度為2[mm]，且於左右側壁板的剖面外側表面為朝向外側的曲率半徑6[mm]的半圓，內側表面為朝向外側的曲率半徑4[mm]的半圓的情形時，亦可與於上述實驗中試製的放電燈同樣地一面抑制光量的減少一面抑制畸變的產生。
本發明的介電質阻擋放電燈是於左右側壁板的內側表面形成1層遮光膜，但亦可形成包含使紫外線的遮光率不同的複數層遮光膜的多層膜。此時，可根據各層遮光膜的形成範圍而對紫外線的遮光率進行各種設定，例如亦可針對距離凸部的頂點的每種距離而設定不同的遮光率。具體而言，於凸部的頂點附近形成遮蔽90%以上的紫外線的第1遮光膜，進而，亦可利用相對透過率較低的第2遮光膜覆蓋該第1遮光膜的邊界附近並形成至上下壁板與左右側壁板的邊界附近為止。藉由如此，可減少於凸部 的頂點附近向放電容器飛來的飛散物的附著及其固化，並且可抑制於第1遮光膜的邊界附近產生波峰狀的拉伸應力，且可一面抑制紫外線的照射光量的減少一面抑制放電容器的損壞。
(第2發明) (第1實施形態)
圖2及圖3(a)、圖3(b)是表示本發明的第1實施形態的一例，圖2是省略介電質阻擋放電燈的長條的中央部的立體圖，圖3(a)、圖3(b)是圖2的剖面圖。圖3(a)是將圖2的放電容器於長條的中心軸切斷而自側面方向觀察到的剖面圖，圖3(b)是於圖3(a)的箭頭方向觀察到的A-A線剖面圖。此外，圖中的一點鏈線表示長條的中心軸。
此外，圖2及圖3(a)、圖3(b)的構成與第1發明相同，故而省略說明。
圖10表示本發明的第1實施形態的一例，且為介電質阻擋放電燈的垂直於長度方向的剖面圖。圖10中的縱橫方向的一點鏈線分別表示剖面的線對稱的對稱軸，2條對稱軸的交點位於圖2的長條的中心軸上。另外，虛線的箭頭表示紫外線的照射方向。 如圖10所示，放電容器1是將上下壁板1a與左右側壁板1b於邊界B1分別平滑地連接。所謂將上下壁板1a與左右側壁板1b於邊界B1分別平滑地連接是指以於邊界B1的切線的斜度的變化變小的方式連接。
於圖10中表示左右側壁板1b的剖面以向外側成為凸形 狀的方式彎曲，具體而言，外側表面包括曲率半徑R1的半圓，內側表面包括曲率半徑R2的半圓。此外，左右側壁板1b的剖面亦可使各表面為橢圓或使頂點附近為大致直線狀等進行各種彎曲。
於圖10中，遮光膜4是將紫外線的透過率設為約24%者，且形成於左右側壁板1b的內側表面。遮光膜4的紫外線的透過率為16%以上且86%以下，較佳為22%以上且80%以下。而且，遮光膜4覆蓋左右側壁板1b的彎曲的頂點P1的內側，且，於圖10(與前後側壁板1c平行的剖面)中，遮光膜4是以上下壁板1a的中間的直線L1為線對稱地一致地形成，將上下壁板1a的中間的直線L1與連結上下壁板1a與左右側壁板1b的邊界B1的直線L2的交點C和遮光膜的一端B21連結的直線L3與將交點C和遮光膜4的另一端B22連結的直線L4所成的角度θ成為86度。直線L3與直線L4所成的角度θ未達180度，且可設為86度以下。 如此，可利用少量的遮光膜4而抑制於左右側壁板1b發生的畸變並增長達到破壞為止的時間。
圖4(a)及圖4(b)是作為一例均表示於圖10、圖2及圖3(a)、圖3(b)所示的介電質阻擋放電燈的放電容器1中的左右側壁板1b的內側面形成紫外線遮光膜的情況。
此外，圖4(a)、圖4(b)的構成亦因與第1發明相同，故而省略說明。
圖9是說明介電質阻擋放電燈的遮光膜的紫外線的透過率的測定方法的圖。
此外，圖9的構成亦因與第1發明相同，故而省略說明。
圖8表示無遮光膜的先前的介電質阻擋放電燈，且為放電燈的垂直於長度方向的剖面圖。介電質阻擋放電燈80的放電容器的形狀及材質與圖1中所說明的放電容器相同。
此外，圖8的構成亦因與第1發明相同，故而省略說明。
另外，如圖11(a)、圖11(b)、圖11(c)中的剖面所示，改變遮光膜的紫外線的透過率T來製作放電燈，對當長時間點亮放電燈時在放電容器中發生的畸變進行測定。所製作的放電燈C0、放電燈C1、放電燈C2是如以下表3所示。畸變值及應力值是以如下方式求出，即，將測定對象的放電燈以由偏光板與靈敏色板夾持的方式配置於偏光板上，且自偏光板側接受照明並自靈敏色板側拍攝照片，藉由圖像解析而求出。畸變值與應力值存在比例關係。
圖11(a)(C0)是無遮光膜的放電燈，圖11(b)(C1)是於左右側壁板的內側表面的頂部附近形成有透過率約7.9%的遮光膜的放電燈，圖11(c)(C2)是於左右側壁板的內側表面的頂部附近形成透過率約24%的遮光膜的放電燈。放電燈C0、放電燈C1、放電燈C2中任一者垂直於長度方向的剖面的外形尺寸均為最大縱寬16[mm]×最大橫寬45[mm]、厚度為2.5[mm]、長度為 870[mm]，且左右側壁板的外側表面為曲率半徑8[mm]的半圓、內側表面為曲率半徑5.5[mm]的半圓。遮光膜41、遮光膜42中任一者均覆蓋外側表面的頂點附近，形成有遮光膜41、遮光膜42的角度θ1成為約86度。該角度θ1可根據遮光膜41、遮光膜42覆蓋左右側壁板的內側表面的範圍W的實測值，使用放電燈的左右側壁板的曲率半徑、厚度及折射率算出。
圖12是表示圖11(a)、圖11(b)、圖11(c)的放電燈C0、放電燈C1、放電燈C2的左右側壁板的應力分佈的測定結果的圖。分別用圖中的F0表示圖11(a)的放電燈C0的應力分佈的曲線、用F1表示圖11(b)的放電燈C1的應力分佈的曲線、用F2表示圖11(c)的放電燈C2的應力分佈的曲線。放電燈C0、放電燈C1、放電燈C2中任一者於點亮放電燈之前均無畸變，應力值大致為0。
曲線F0、曲線F1、曲線F2中任一者均表示照射真空紫外線2000小時以上後的應力值。另外，以圖12的P2表示圖11(a)、圖11(b)、圖11(c)中的左右側壁板的頂部P2，以圖12的B1表示圖11(a)、圖11(b)、圖11(c)中的上下壁板與左右側壁板的邊界B1，以圖12的B2表示圖11(b)及圖11(c)的遮光膜41、遮光膜42的端部B2。此外，以下，為了方便起見，有時使用稱為波峰應力或波峰畸變的詞語。所謂波峰應力是指於如圖12所示般的應力分佈圖中，頂點P2上的拉伸應力的最大值、或應力於頂點P2並非最大時於燈的左右側壁板的範圍(P2~B1的範圍)內的拉伸應力的極大值、或於應力在頂點P2並非最大且 在燈的左右側壁板的範圍(P2~B1的範圍)內無拉伸應力的極大值時，上下壁板的範圍(自B1起的內側)內的最大值。所謂波峰畸變是指對應於波峰應力的畸變。於圖12中，曲線F0是於頂點P2表現出波峰應力及波峰畸變，曲線F1及曲線F2是於B2表現出波峰應力及波峰畸變。
如圖12所示，於曲線F0中，在頂點P2拉伸應力的值成為最大。良好地說明了當長時間照射後在頂點P2放電燈C0容易損壞的事實。
於曲線F1中，於頂點P2未產生拉伸應力，可確認遮光膜41的效果。但是，於遮光膜41的端部、即圖12中的B2拉伸應力的值成為最大。認為若進而持續照射紫外線，則放電燈C1於圖11(a)、圖11(b)、圖11(c)中的B2處容易損壞。
根據該結果，可知若於介電質阻擋放電燈70的左右側壁板的內側表面的頂點附近形成遮光膜，且自內側對該放電容器照射紫外線，則於左右側壁板的內側表面的頂點附近對左右側壁板的紫外線的照射量減少而可緩和內側表面的頂點附近的收縮。 然而，可知於形成有遮光膜的區域的邊界附近因石英的收縮差異而容易發生較大的畸變，且於其邊界附近的外側表面拉伸應力集中，故而變得容易產生裂痕。
於曲線F2中，可知於遮光膜42的端部、即圖12中的B2可觀察到拉伸應力的波峰，但與曲線F1相比拉伸應力的最大值減小。
繼而，製作於無遮光膜的放電燈C0的內側表面，自外 側表面的頂點向內側4[mm]、角度約86度的範圍為止形成有透過率約22.8%的遮光膜的放電燈C3，對上述放電燈C1、放電燈C2、放電燈C3的放電容器的波峰畸變與放電容器的點亮時間的關係進行調查。波峰畸變的值是與上述畸變值同樣地進行測定。所調查的放電燈C1、放電燈C2、放電燈C3是如以下表4所示。
圖13(a)是表示表現放電容器的波峰畸變與放電容器的點亮時間的關係的曲線的圖。於圖13(a)中，分別為於橫軸表示放電容器的點亮時間Hr，於縱軸表示波峰畸變的值ε(a.u.，任意単位)。於圖13(a)中的各曲線中，分別為圓形(○)表示於點亮裝置的器具內將放電燈C0點亮的情形時的波峰畸變的測定值，菱形(◇)表示於點亮裝置的器具內將放電燈C1點亮的情形時的波峰畸變的測定值，四角形(□)表示裸露(無器具)地將放電燈C2點亮的情形時的波峰畸變的測定值，三角形(△)表示於點亮裝置的器具內將放電燈C3點亮的情形的波峰畸變的測定值。此外，曲線G0~G3分別表示根據該等測定結果所推斷的曲線。另外，明確當放電燈於點亮裝置的器具內點亮時，與裸露地點亮相比壽命縮短約25%。
根據圖13(a)，對於放電燈C0，如曲線G0所示，於點亮時間為2000小時之時，畸變的值為48(a.u.)。對於放電燈C1，如曲線G1所示，於點亮時間為2221小時之時，畸變的值為46(a.u.)。另一方面，對於放電燈C3，如曲線G3所示，於點亮時間為2040小時之時，畸變的值為30(a.u.)，於點亮時間為2978小時之時，畸變的值為40(a.u.)。因此，可知若提高遮光膜的紫外線的透過率T則即便於相同的點亮時間下波峰畸變的值亦下 降。因此，形成有上述遮光膜的放電燈是藉由提高遮光膜的紫外線的透過率T而可延長至放電容器產生裂痕為止的時間，且可抑制放電容器的損壞並延長壽命。
其次，根據上述圖12及圖13(a)，求出使上述放電燈C0~C3點亮2000小時之時的放電容器的波峰畸變值，且對波峰畸變與遮光膜的紫外線的透過率T的關係進行調查。進而，於以下的條件下分別試製放電燈C4~C8，對點亮2000小時之時的放電容器的波峰畸變與遮光膜的紫外線的透過率T的關係進行調查。表5表示其結果。
放電燈C4~C8是使用與上述放電燈C0~C3相同尺寸及形狀的放電容器。放電燈C4~C8是於左右側壁板的內側表面的頂部附近形成有遮光膜，形成有遮光膜的角度約為152度，遮光膜的透過率分別為20%、30%、40%、50%及60%。
圖13(b)是表示放電容器的波峰畸變與遮光膜的紫外線的透過率T的關係的圖。分別於橫軸表示遮光膜的紫外線的透過率T(%)，於縱軸表示點亮2000小時之時的放電容器的波峰畸 變的值ε(a.u.)。圖中的曲線C0~C8分別表示使上述放電燈C0~C8分別點亮2000小時之時的相對於各透過率T的波峰畸變。 另外，曲線H表示曲線C0~C8的內插曲線(interpolation curve)。
可知圖13(b)中的曲線C8的波峰畸變的值為17，且於遮光膜的紫外線的透過率為60%附近波峰畸變的值變得最小。 另外，亦可知存在波峰畸變的值成為規定值以下的最佳的透過率的範圍。根據曲線H，可領會波峰畸變的值成為約35以下的透過率的範圍為約16%以上且約86%以下。另外，可領會波峰畸變的值成為約未達30的透過率的範圍為約22%以上且約80%以下。
根據以上，可知本發明的第1實施形態的放電燈是若遮光膜的紫外線的透過率為約16%以上且約86%以下則在放電燈的實用上可獲得充分的壽命。為了使放電燈的壽命更長，遮光膜的紫外線的透過率較佳為約22%以上且約80%以下。
(第2實施形態)
就表示本發明的實施形態的介電質阻擋放電燈而言，亦能夠以針對形成遮光膜的每一個範圍使遮光膜的紫外線的透過率不同的方式構成。
圖14是表示本發明的第2實施形態的一例，且為介電質阻擋放電燈的垂直於長度方向的剖面圖。介電質阻擋放電燈20是與上述圖1的介電質阻擋放電燈為相同的形狀及材質，於左右側壁板1b的內側表面形成遮光膜24、及進而被覆該遮光膜24的遮光膜25。
於圖14中，左右側壁板1b的剖面是以向外側成為凸形狀的方式彎曲，具體而言，外側表面包括曲率半徑R1的半圓，內側表面包括曲率半徑R2的半圓。此外，左右側壁板1b的剖面亦可使各表面為橢圓或使頂點附近為大致直線狀等進行各種彎曲。
於圖14中，遮光膜24覆蓋左右側壁板1b的彎曲的頂部P1的內側，且，於圖1(與前後側壁板1c平行的剖面)中，遮光膜24是以上下壁板1a的中間的直線L1為線對稱地一致地形成，將上下壁板1a的中間的直線L1與連結上下壁板1a與左右側壁板1b的邊界的直線L2的交點C和遮光膜24的一端B21連結的直線L3與將交點C和遮光膜24的另一端B22連結的直線L4所成的角度θ2成為約86度。另外，遮光膜25覆蓋遮光膜24，且於圖12(與前後側壁板1c平行的剖面)中，遮光膜25是以上下壁板1a的中間的直線L1為線對稱地一致地形成，連結交點C與遮光膜25的一端B31的直線L5和連結交點C與遮光膜25的另一端B32的直線L6所成的角度θ3成為未達180度。遮光膜24只要覆蓋左右側壁板1b的彎曲的頂部P1的內側便可，角度θ2可為86度以下。
於圖14中，遮光膜24的紫外線的透過率與遮光膜25的紫外線的透過率相比相對變低，且與彎曲的頂部P1附近相比於上下壁板1a與左右側壁板1b的邊界B1側相對變高。遮光膜24具體而言為使約10%的紫外線透過者，遮光膜25為使約50%的紫外線透過者。遮光膜24亦可為使約10%以下的紫外線透過者。
既便如此，亦可藉由利用遮光膜25減小遮光膜24的端 部B21、端部B22附近的石英的收縮的差，而抑制於遮光膜24的端部B21、端部B22中呈波峰狀產生的拉伸應力的最大值並抑制放電容器的損壞。另外，可藉由遮光膜24而減少於左右側壁板1b的彎曲的頂部附近的白色的飛散物的附著及其固化。此外，不論遮光膜24與遮光膜25的上下關係如何。
於本發明的第2實施形態中，藉由使於左右側壁板的彎曲的頂部附近遮光膜的紫外線的透過率成為10%以下，可減少於頂部附近向放電容器飛來的飛散物的附著及其固化。進而，利用相對透過率較高的其他遮光膜覆蓋該遮光膜的邊界附近，可抑制波峰狀的拉伸應力的產生，且可一面抑制紫外線的照射光量的減少一面抑制放電容器的損壞。
本發明的介電質阻擋放電燈中，放電容器的構造既可為雙管構造、亦可為單管構造。另外，於雙管構造的情形時亦可設置有輔助電極。
1‧‧‧放電容器
1a‧‧‧上下壁板
1b‧‧‧左右側壁板
1c‧‧‧前後側壁板
2‧‧‧上部電極
3‧‧‧下部電極
4‧‧‧遮光膜
10‧‧‧介電質阻擋放電燈
B1‧‧‧邊界
B21、B22‧‧‧端部
C‧‧‧交點
L1、L2、L3、L4‧‧‧直線
P1‧‧‧頂點
R1、R2‧‧‧曲率半徑
θ‧‧‧角度

Claims (9)

  1. 一種介電質阻擋放電燈，包括：放電容器，包括上下壁板、左右側壁板及前後側壁板；放電用氣體，用於被封入上述放電容器的內部的準分子發光；以及電極，於上述放電容器的外部設置在上述上下壁板中的至少一方；該介電質阻擋放電燈的特徵在於：上述左右側壁板是於與上述前後側壁板平行的剖面，以在上述放電容器的外側成為凸狀的方式彎曲，於上述左右側壁板的內側表面形成有遮蔽紫外線的遮光膜，上述遮光膜覆蓋上述左右側壁板的彎曲的頂部的內側，且於與上述前後側壁板平行的剖面，將上述上下壁板的中間的直線與連結上述上下壁板與上述左右側壁板的邊界的直線的交點和上述遮光膜的一端連結的直線，與將上述交點和上述遮光膜的另一端連結的直線所成的角度為60度以上且未達180度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的介電質阻擋放電燈，其中上述角度為86度以上且152度以下。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的介電質阻擋放電燈，其中上述放電容器主要由石英組成。
  4. 一種介電質阻擋放電燈，包括：放電容器，包括上下壁板、左右側壁板及前後側壁板；放電用氣體，用於被封入上述放電容器的內部的準分子發 光；以及電極，於上述放電容器的外部設置在上述上下壁板中的至少一方；該介電質阻擋放電燈的特徵在於：上述左右側壁板是於與上述前後側壁板平行的剖面，以在上述放電容器的外側成為凸狀的方式彎曲，於該左右側壁板的內側表面形成有遮蔽紫外線的遮光膜，上述遮光膜是覆蓋上述左右側壁板的彎曲的頂部的內側，且於與上述前後側壁板平行的剖面，將上述上下壁板的中間的直線與連結上述上下壁板與上述左右側壁板的邊界的直線的交點和上述遮光膜的一端連結的直線，與將上述交點和上述遮光膜的另一端連結的直線所成的角度為未達180度，上述遮光膜的紫外線的透過率為16%以上且86%以下的範圍。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的介電質阻擋放電燈，其中上述遮光膜的紫外線的透過率為22%以上且80%以下。
  6. 如申請專利範圍第4項或第5項所述的介電質阻擋放電燈，其中上述角度為86度以下。
  7. 如申請專利範圍第4項或第5項所述的介電質阻擋放電燈，其中上述放電容器主要由石英組成。
  8. 一種介電質阻擋放電燈，包括：放電容器，包括上下壁板、左右側壁板及前後側壁板；放電用氣體，用於被封入上述放電容器的內部的準分子發 光；以及電極，於上述放電容器的外部設置在上述上下壁板中的至少一方；該介電質阻擋放電燈的特徵在於：上述左右側壁板是於與上述前後側壁板平行的剖面，以在上述放電容器的外側成為凸狀的方式彎曲，於該左右側壁板的內側表面形成有遮蔽紫外線的遮光膜，上述遮光膜是覆蓋上述左右側壁板的彎曲的頂部的內側，且於與上述前後側壁板平行的剖面，將上述上下壁板的中間的直線與連結上述上下壁板與上述左右側壁板的邊界的直線的交點和上述遮光膜的一端連結的直線，與將上述交點和上述遮光膜的另一端連結的直線所成的角度為未達180度，上述遮光膜的紫外線的透過率與上述彎曲的頂部附近相比，於上述上下壁板與上述左右側壁板的邊界側相對較高。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的介電質阻擋放電燈，形成有第1遮光膜及第2遮光膜，上述遮光膜與上述第1遮光膜及上述第2遮光膜重合，上述第1遮光膜形成於上述彎曲的頂部附近，上述第2遮光膜形成於自上述彎曲的頂部起較上述第1遮光膜更寬的範圍內，上述第2遮光膜的紫外線的透過率與上述第1遮光膜的紫外線的透過率相比相對較高。
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